液流电池储能电站降低土建造价的几点分析

韩旭东 刘征

摘  要：文章通过分析液流电池储能电站建设中土建成本构成，列举出液流电池储能电站的土建造价可合理降低的几方面，为储能电站节约总体建设成本起到一定的借鉴作用。

关键词：电池储能;储能容量;降低造价

中图分类号：TM73 文献标志码：A         文章編号：2095-2945（2020）35-0047-02

Abstract： By analyzing the composition of civil construction cost in the construction of liquid flow battery energy storage power station， this paper enumerates several aspects in which the civil construction cost of liquid flow battery energy storage power station can be reduced reasonably， which can be used as a reference for saving the overall construction cost of liquid flow battery energy storage power station.

Keywords： battery energy storage; energy storage capacity; reduce cost

1 概述

近年来，电池储能技术有了重大进展。电池储能主要包括铅酸电池、钠硫电池、锂离子电池和液流电池等，相比于物理储能具备系统简单、安装便捷、运行方式灵活等优点，建设规模可以达到百千瓦～百兆瓦。即适用于电力系统分散式储能，也适合于构建大规模电化学储能电站，参与电力系统调峰调频，是目前国内外电力系统储能行业发展的焦点。

其中，液流电池是通过可溶性电对在惰性电极上发生电化学反应而完成能量存储与释放的一类电池。与其他电池不同的是，其电解质（可溶性电对）是分别存放在2个不同的容器中，通过泵的驱动实现循环流动。由于其结构特点，液流电池的功率和容量相互独立，可以根据需求分别调整系统的容量和功率的大小。此外，液态流动电解质使得液流电池响应时间极短。

目前比较成熟的液流电池技术包括全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池和多硫化物/溴液流电池。其中，全钒液流电池体系由澳大利亚新南威尔士大学于20世纪80年代提出，至今一直是世界各国研究的热点，并且占据了大部分液流电池市场。目前，已经有兆瓦/兆瓦时级和超过兆瓦级的全钒液流电池组投入运营。

本文所分析的电池储能电站以全钒液流电池作为储能调峰电站的储能介质。首先，全钒液流电池相较于铅酸电池，钠硫电池，锂电池等其它类型储能系统，虽然安全性较高、生命周期性价比好，对环境相对友好，但是钒液罐重量大，体积较大，对于土建结构要求较高，也导致了全钒液流电池储能电站相较于其它类型储能电站占地面积广，主要建筑规模大，使得土建造价在总工程中占比高。其次，电池储能电站相较于其它工程建筑，有其独特的行业特殊性，造价控制管理也较为复杂。所以如何有效控制电池储能电站建设成本，对我国储能行业的发展有着积极的意义。

本文就合理降低全钒液流电池储能调峰电站土建造价的几点因素进行剖析，为储能行业降低工程总造价提供参考。

2 液流电池储能电站土建造价的构成

（1）主要生产工程：储能车间、生产行政综合楼、控制室、实验室，热网管道建筑，酸液事故储存池等。

（2）与站址有关的单项工程：交通运输工程，地基处理，厂区、施工区土石方工程，临时工程等。

（3）其它费用：建设场地征用及清理费，项目建设管理费，项目建设技术服务费，生产准备费。

3 液流电池储能电站土建造价可合理降低的几方面

业主方通过全程参与设计方案的比选和评价，在满足设计要求和安全性及可靠度要求的前提下，追求工程全寿命周期的造价最低。通过有效的提高资源使用效率、优化配置资源，提高社会效益和经济效益。全站区生产建筑及辅助建筑尽量采用联合建筑的设计方式，通过建筑设计优化，紧凑布置，减少建筑外墙和屋面工程，节约占地，减少能源及原材料消耗。

3.1 主要生产工程以节约用地为原则

降低工程造价第一步，从节约宝贵的土地资源开始。在不违背工艺流程，保障电站安全运行的前提下，全钒液流电池储能站可采取以下节约用地的措施：

（1）各建筑物、构筑物之间的距离在条件允许下均按《火力发电站设计技术规程》规定的最小距离建设。

（2）建筑物集中布置，尽量合并，减少主要生产工程用地面积。

建筑物在满足工艺布置的基础上，通过建筑设计优化，紧凑布置，控制层高，尽量减小建筑物的体型系数。如将储能车间与生产行政综合楼合并设置，可使建筑总体积大幅降低，一楼多能。以建设规模为200MWh的全钒液流电池储能电站为例，储能车间与生产行政综合楼合并后，对控制室、实验室进行优化调整，储能车间采用单车间200MW综合式布置形式，除变压器事故油坑，所有厂区相关建构筑物都整合到储能车间内。变压器及GIS位于储能车间一角。变压器事故油坑考虑布置在绿化带地下。可节约建筑土建面积近20%。

（3）采用联合建筑使建筑物向空中发展，如在屋顶设置设备平台、隔声屏等。将箱式变压器置于储能车间顶部、将配电装置与变压器上下布置成电气综合楼等。

通过采取如上的节地措施，使站区用地大大减少，相应的站区道路面积、站区各种工艺管线长度、站区围墙长度等均减少，从而初步降低土建造价。

3.2 单项工程加强成本管控

3.2.1 站区土石方工程

液流电池储能电站土石方工程因在工艺、方法等多方面较其它工程特殊，给成本管控带来一定的难度，其中测量不准确、过程未及时跟踪记录、信息不可追溯均会带来成本浪费。施工过程中要加强以下3方面的成本管控措施：

（1）開展前期调研：a.了解当地气候环境及最大降水量，考虑冬雨季施工因素;摸排市场行情：b.摸底周边土源的运距和单价情况，以及排渣运距、排渣费用、主要弃土场及弃土路线等;c.做好地勘情况调研，掌握地下障碍物、地下管线、文物、换填、降水、流沙等情况。

（2）做好方案评估：a.分析研究现场各种条件（如场地、交通、地质、支护方案、地下水、冬雨季施工及开挖顺序等），选择最低成本的开挖方案，此外还要兼顾考虑是否有工期节点的特殊要求，从中选择最优方案;b.回填方案：回填选材和回填工序管理，避免回填土下沉，以及地下室外墙防水、水管线、电缆线破坏等问题;c.平衡好土石方的挖填，对工程产生的弃土弃渣妥善处置。将站区绿化带建设与取弃土场址选择综合考虑，进行回填留存量与外运量的平衡测算，并根据区域内土石方使用情况综合进行平衡;确定挖方区与填方区的施工顺序，并根据外运路线及当地环保政策，确定外运方案。

（3）严格施工管控：在施工过程中，发包方及监理方严格跟踪检查， 挖填土方的标高和坡度，防止超挖，并做好复测工作。对土质进行评估确定及测量，如遇石方则可能增加石方爆破的成本;如遇淤泥，则外运单价较高或需要换填;遇不利地质应及时通知四方会审共同参与现场变更方案评审成本估算，并做好施工记录，在完成隐蔽工作前先完成验收签字及相关影像资料。

3.2.2 地基及基础工程合理有效的管理和控制

储能电站地基处理工程主要是针对软弱地基和特殊土地基以及特殊的建筑工程，为了平衡好地基处理效果和成本管控之间的矛盾，提高工程质量，要采取适当的措施，制定更精细化的方案。例如换填、振冲等对地基土进行加固，从而改善地基土的强度和稳定性，达到满足地上建筑的承载力需求。为降低造价，对于地基承载力较低地区，以建设规模为200MWh的储能车间为例，可采用钻孔灌注桩，桩径800mm，桩长15m，其他建构筑物可采用天然地基，储能车间部分基础与储罐基础可合做筏板基础，其它部分基础为独立桩承台。

3.2.3 建筑材料选用

储能电站墙体材料尽量选择自重轻、传热系数小、保温隔热性能好的材料，以减少能源消耗。优先选用传热系数较低的加气混凝土砌块，取代传热系数较高的粘土砖，可起到保温、隔热、节能的目的，还可节约国家耕地资源。主厂房墙体外立面采用常规的复合保温金属墙板，减少外表面与室外空气的接触，减少散热，以降低建筑能耗，即美观、节能又降低工程造价，还方便施工，可大幅提高施工进度，减少工时。

4 施工阶段需要考虑的其他因素

在施工过程中，还需要综合考虑到工程变更、工程索赔以及环境类不可抗力因素的影响。

（1）环境类不可抗力因素主要指在施工过程中遭遇自然

天气灾害对土建施工造成的影响，如延长工期、人工与材料浪费等。对此，需要提前进行预测，对当地气象水文进行调查，提前做好预案，在合同中应明确处理意见。一旦发生问题，立即启动预案，保证工程造价的有效控制，使工程损失降到最小。

（2）工程变更是合同执行过程中因特殊情况而使设

计、工程量、进度计划等不得不发生变化并及时做出调整。包括电池储能等各项目在施工过程中，发生工程变更都非常正常，但由于工程变更对工程造价的影响极大，若对管理流程控制的不够严格，则极有可能出现失控的风险。所以从设计变更的提出、设计审批、项目管理审批、文件形成到设计变更的执行与归档，均要严肃办理全过程管控，最终有效控制工程造价。

（3）工程索赔是在合同履行过程中，当事人一方因另一方没有履行合同规定的义务而受到损失，可以向对方提出相应索赔要求。若在施工过程中忽视这部分管理要素，极有可能造成不必要的索赔，从而直接导致造价管理失控，成本无形中增加，所以在施工过程中要重点关注合同中索赔条款，保证完成自身所承担的义务、控制自身风险，如业主方应在开工前做到项目规划、土地、施工许可等项目手续齐全，做好一切开工准备工作，且应严肃制订审核项目工期计划，做好突发状况下的应对对策，控制施工进度延期的情况发生。若一旦发生，立即组织制定原因分析与处理意见，保留好双方公司的往来文件，保证双方产生纠纷后有据可查，最终降低工程索赔所引发的风险，控制全过程工程造价。

5 结束语

我国储能电站建设规模正在逐年扩大，研究其造价控制管理有着重要的意义。降低液流电池储能电站建设成本，可以考虑优化设计方案、优选建筑材料、控制过程风险、优化管理流程，在项目的不同阶段提出相应管控措施，对项目提升管理水平有着较好的促进作用。土建专业作为电池储能项目的先遣军，降低土建造价必将对整个项目造价控制目标的实现带来尤为重要的影响。

参考文献：

[1]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[2]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[3]GB51048-2014.电化学储能电站设计规范[S].